一种基于STC89C5l单片机的电子琴的电路设计方法

整个4x4键盘按键的分配及配置原理图如图4所示。图4中为16键的控制电路，使用AT89S51端口2的8条I／O线做16个按键的键盘扫描，并由P2．0～P2．3送出扫描信号，而由P2．4～P2．7读取按键数据返回码。表l所列是4x4按键与音阶的对应表。

　　2 电子琴硬件类参数

　　键盘（琴键）：电子琴的键盘分为标准力度键盘、半配重键盘、全配重键盘、逐级配重式键盘（也叫渐层式锤感键盘）。

　　标准力度键盘：拉簧结构键盘，这是从低端琴到中高端琴都有使用的，其优点是回键速度快（也就是按下琴键后，弹回来的速度），缺点是对于力度过渡和定位不精确。

　　半配重键盘：一样是采用拉簧结构的键盘，只是比普通的拉簧键盘下多了配重铅 块，这种构造的键盘以前一直是中高端合成器才用的，现在有不少普及琴也有了该配置。相对于标准力度键盘的优点是力度定位更加精确。

　　全配重键盘：这种键盘的构造是模仿钢琴的，模拟击弦机结构，每个琴键下方都有固定重量的配重铅块，所以称为全配重键盘。可让弹奏者有种“在弹钢琴的感觉”。优点是比较适合初期替代钢琴来学习演奏，对于各种演奏力度均有良好表现，缺点是不适合弹一些要求演奏速度快的曲子（回弹慢）。

　　逐级配重键盘：和全配重键盘一样，也是模拟击弦机结构的，所不同之处就在于逐级配重键盘的琴键在低音区比较重，高音区就比较轻了，这是模仿大三角钢琴的手感。

3 系统软件设计

由于本系统可以产生各种频率的声音，所以可由喇叭发出“DO”、“RE”、“ME”……的音阶。系统中的定时器O工作于模式0，计时时长可根据所发音的频率而定，表2所列是各个音符所对应的频率值。而由频率值推得的定时器计数初值。则可由以下关系式求得：

式中，f为频率值；t为方波的宽度，以μs表示；co为定时器所计数的次数，lo为计数初值的低字节，hi为计数初值的高字节。图5所示为主程序的工作流程。

4 结束语

本文中所设计的具有存储功能的单片机电子琴是由STC89C51单片机、小键盘、LCD以及音频功放电路和扬声器组成的。利用该电子琴电路，用户可以自由地输入音符，利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，使扬声器发出悦耳的音乐，最终可随意弹奏想要表达的音乐。此外，通过改变按键式电子琴的控制程序，也可以设计不同类型的电子琴。还可以通过扩展RAM的方法增加内存容量，从而更大地发挥电子琴的存储功能。